第1章電工儀表與測量.的基本知識

1、第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第五節(jié)第一章第六節(jié)第六節(jié)電工儀表與測量的基本知識電工儀表與測量的基本知識常用電工儀表的分類、型號和標志第一節(jié) 電工測量就是將被測的電量、磁量或電參數(shù)與同類標準量進行比較，從而確定出被測量大小的過程。 在電工測量中，除了應(yīng)根據(jù)測量對象正確選擇和使用電工儀表外，還必須采取合理的測量方法，掌握正確的操作技能，才能盡可能地減小測量誤差。一、常用電工儀表的分類一、常用電工儀表的分類 在電工測量中，測量各種電量、磁量及電路參數(shù)的儀器儀表統(tǒng)稱為電工儀表。 電工儀表種類很多,按結(jié)構(gòu)和用途不同,主要分為指示儀表、比較儀表、數(shù)字儀表和智能儀表四大類。指示儀表指

2、示儀表 特點：特點：能將被測量轉(zhuǎn)換為儀表可動部分的機械偏轉(zhuǎn)角，并通過指示器直接指示出被測量的大小，故又稱為直讀式儀表。 按工作原理分類按工作原理分類 ： 主要有磁電系儀表、電磁系儀表、電動系儀表和感應(yīng)系儀表。此外,還有整流系儀表、鐵磁電動系儀表等。 典型儀表：典型儀表：安裝式儀表、便攜式儀表常見的安裝式儀表便攜式儀表比較儀表比較儀表 比較儀表的特點：比較儀表的特點：在測量過程中，通過被測量與同類標準量進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果才能確定被測量的大小。 比較儀表分類：比較儀表分類：直流比較儀表和交流比較儀表。直流電橋和電位差計屬于直流比較儀表，交流電橋?qū)儆诮涣鞅容^儀表。 典型儀表：典型儀表：比較式

3、直流電橋比較式直流電橋數(shù)字儀表數(shù)字儀表 數(shù)字儀表的特點：數(shù)字儀表的特點：采用數(shù)字測量技術(shù)，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測量的大小。 數(shù)字儀表的分類：數(shù)字儀表的分類：常用的有數(shù)字式電壓表、數(shù)字式萬用表、數(shù)字式頻率表等。 典型儀表：典型儀表：數(shù)字式電壓表數(shù)字式電壓表智能儀表智能儀表 智能儀表的特點：智能儀表的特點：利用微處理器的控制和計算功能，這種儀器可實現(xiàn)程控、記憶、自動校正、自診斷故障、數(shù)據(jù)處理和分析運算等功能。 智能儀表的分類：智能儀表的分類：智能儀表一般分為兩大類：一類是帶微處理器的智能儀器；另一類是自動測試系統(tǒng)。 典型儀表：典型儀表：數(shù)字式存儲示波器數(shù)字式存儲示波器二、電工指示儀表的型號安

4、裝式指示儀表的型號便攜式指示儀表的型號電能表的型號 安裝式儀表型號的編制規(guī)則42C10A形狀第二位代號形狀第一位代號系列代號設(shè)計序號用途號表示一塊設(shè)計序號為10的安裝式磁電系電流表便攜式儀表型號的編制規(guī)則系列代號設(shè)計序號用途號T19A注意：便攜式儀表和安裝式儀表的區(qū)別在于其系列代號前面是否有數(shù)字！電能表型號的編制規(guī)則系列代號設(shè)計序號DD282系列代號中DD單相電能表DS三相電能表DX無功電能表三、電工儀表的標志 不同的電工儀表具有不同的技術(shù)特性，為方便選擇和使用儀表，規(guī)定用不同的符號來表示這些技術(shù)特性，并標注在儀表的面板上，這些圖形符號叫做儀表的標志。測量單位的符號測量單位的符號按外界條件分組

5、的符號按外界條件分組的符號識別電流表的表盤上的符號上面儀表面板上的型號符號及圖形符號的含義是什么？思考與練習 電工儀表按結(jié)構(gòu)和用途的不同，分為哪幾類？各自的特點是什么？ 電工指示儀表按工作原理分為哪幾類？畫出各自的標志圖形符號。 解釋下列電工儀表型號的含義： 45T1cosj T62V DS36 DT12 D3Hz DD862返回章目錄電工指示儀表的誤差和準確度第二節(jié) 誤差誤差：在電工測量中，無論哪種電工儀表，也不論其質(zhì)量多高，它的測量結(jié)果與被測量的實際值之間總會存在一定的差值，這個差值叫做誤差。 準確度準確度：是指儀表的測量結(jié)果與實際值的接近程度。 可見，儀表的準確度越高，誤差越小。誤差值的

6、大小可以用來反映儀表本身的準確程度。一、儀表的誤差一、儀表的誤差 基本誤差：基本誤差：儀表在正常工作條件下，由于儀表本身的結(jié)構(gòu)、制造工藝等方面的不完善而產(chǎn)生的誤差叫基本誤差?；菊`差是儀表本身所固有的誤差，一般無法消除。 附加誤差：附加誤差：儀表因為偏離了規(guī)定的工作條件而產(chǎn)生的誤差叫附加誤差。附加誤差實際上是一種因外界工作條件改變而造成的額外誤差，一般可以設(shè)法消除。絕對誤差絕對誤差相對誤差相對誤差引用誤差引用誤差二、誤差的表示方法二、誤差的表示方法 儀表的指示值A(chǔ)x與被測量實際值A(chǔ)0之間的差值，叫做絕對誤差。 AxA0在計算值時，通?？捎脴藴时淼闹甘局底鳛楸粶y量的實際值。 將上式變形可得 A0

7、AxAx+（）Ax +C 上式中的C稱為儀表的校正值。絕對誤差絕對誤差 實際中在測量同一被測量時，實際中在測量同一被測量時，我們可以用絕對誤差的絕對值來比我們可以用絕對誤差的絕對值來比較不同儀表的準確程度，越小的儀較不同儀表的準確程度，越小的儀表越準確。表越準確。例例 用一只標準電壓表來校驗甲、乙兩只電壓表，當標準表的指示值為220V時，甲、乙兩表的讀數(shù)分別為220.5V和219V，求甲、乙兩表的絕對誤差。 解：代入絕對誤差的定義式得 甲表的絕對誤差 1Ax1A0 220.52200.5V 乙表的絕對誤差 2Ax2A0 2192201V 絕對誤差與被測量實際值A(chǔ)0比值的百分數(shù)，叫做相對誤差，即

8、 一般情況下實際值A(chǔ)0難以確定，而儀表的指示值A(chǔ)xA0，故可用以下公式計算%100 xA%1000A相對誤差相對誤差 實際測量中，相對誤差不僅常實際測量中，相對誤差不僅常用來表示測量結(jié)果的準確程度，而用來表示測量結(jié)果的準確程度，而且便于在測量不同大小的被測量時，且便于在測量不同大小的被測量時，對其測量結(jié)果的準確程度進行比較。對其測量結(jié)果的準確程度進行比較。例例 已知甲表測量200V電壓時l+2V，乙表測量10V電壓時2+1V，試比較兩表的相對誤差。解：甲表相對誤差為 乙表相對誤差為%1%1002002%1000111A%10%100101%1000222A 在測量不同大小的被測量時，在測量不同

9、大小的被測量時，不能簡單地用絕對誤差不能簡單地用絕對誤差來判斷測來判斷測量結(jié)果的準確程度。只能用相對誤量結(jié)果的準確程度。只能用相對誤差來比較測量結(jié)果的準確程度。差來比較測量結(jié)果的準確程度。 絕對誤差與儀表量程（最大讀數(shù)）Am比值的百分數(shù)，叫做引用誤差m，即 %100mmA 工程中，一般采用引用誤差來反映工程中，一般采用引用誤差來反映儀表的準確程度。儀表的準確程度。引用誤差引用誤差 引用誤差實際上就是儀表在最引用誤差實際上就是儀表在最大讀數(shù)時的相對誤差，即滿度相對大讀數(shù)時的相對誤差，即滿度相對誤差。因為絕對誤差誤差。因為絕對誤差基本不變，基本不變，儀表量程儀表量程Am也不變，故引用誤差也不變，故

10、引用誤差m可以用來表示一只儀表的準確程度?？梢杂脕肀硎疽恢粌x表的準確程度。 國家標準中規(guī)定以最大引用誤差來國家標準中規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準確度。表示儀表的準確度。三、儀表的準確度三、儀表的準確度 儀表的準確度：儀表的準確度：儀表的最大絕對誤差m與儀表量程Am比值的百分數(shù)，叫做儀表的準確度（K）。即 %100%mmAK K表示儀表的準確度等級，它的百分數(shù)表示儀表在規(guī)定條件下的最大引用誤差。 最大引用誤差越小，儀表的基本誤差越小，準確度越高。 準確度等級0.10.20.51.01.52.55.0基本誤差（%）0.10.20.51.01.52.55.0儀表的基本誤差儀表的基本誤差 若已知儀

11、表量程，可求出不同準確度等級儀表所允許的最大絕對誤差m，即100mmAK 例例用準確度等級為5.0級、量程為500V的電壓表，分別測量50V和500V的電壓。求其相對誤差各為多少?解：先求出該表的最大絕對誤差 測量50V電流時產(chǎn)生的相對誤差為 測量500V電流時產(chǎn)生的相對誤差為 V251005000.5100mmAK%50%1005025%1000111A%5%10050025%1000222A 由以上計算結(jié)果可以看出: 一般情況下,測量結(jié)果的準確度并不等于儀表的準確度，只有當被測量正好等于儀表量程時，兩者才會相等。 實際測量時，為保證測量結(jié)果的準確性，不僅要考慮儀表的準確度，還要選擇合適的量

12、程。 通常測量時要使儀表指針處在滿刻度通常測量時要使儀表指針處在滿刻度的后三分之一段。的后三分之一段。儀表指針的正確位置 思考與練習 儀表的誤差分哪幾類？外磁場變化引起的誤差叫什么誤差？能否消除？ 誤差的表示方法有哪幾種？各自適用于哪些場合？ “儀表的準確度越高，測量準確度也越高”這話對嗎？為什么？ 什么叫“合適的儀表量程”？返回章目錄測量誤差及消除方法 第三節(jié) 根據(jù)產(chǎn)生測量誤差的原因不同，測量誤差可分為： 系統(tǒng)誤差 偶然誤差 疏失誤差 定義：指在相同條件下多次測量同一量時，誤差的大小和符號均保持不變，而在條件改變時遵從一定規(guī)律變化的誤差。 一、系統(tǒng)誤差一、系統(tǒng)誤差 測量儀表的誤差。包括基本誤

13、差和附加誤差。 測量方法的誤差。 儀表受外磁場的影響。 儀表本身不完善和外界因素影響造成的誤差。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因 重新配置合適的儀表或?qū)x表進行校正。 采用合理的測量方法。 采用正負誤差補償法。 采用替代法。 引入校正值。消除系統(tǒng)誤差的方法消除系統(tǒng)誤差的方法二、偶然誤差二、偶然誤差 定義：定義：偶然誤差是一種大小和符號都不固定的誤差，又稱為“隨機誤差”。偶然誤差產(chǎn)生的原因及消除方法偶然誤差產(chǎn)生的原因及消除方法 原因原因：偶然誤差主要由外界環(huán)境的偶發(fā)性變化引起。 消除方法消除方法：采用增加重復(fù)測量次數(shù)取算術(shù)平均值的方法來消除偶然誤差對測量結(jié)果的影響。 定義：定義：疏失誤差是一

14、種嚴重歪曲測量結(jié)果的誤差。三、疏失誤差三、疏失誤差疏失誤差產(chǎn)生的原因及消除方法疏失誤差產(chǎn)生的原因及消除方法 原因原因：主要由于操作者的粗心和疏忽造成。另外也包括由于操作者素質(zhì)太差，不懂正確讀數(shù)而造成的誤差。 消除方法消除方法：對含有疏失誤差的測量結(jié)果應(yīng)拋棄不用。消除疏失誤差的根本方法是加強操作者的工作責任心，倡導(dǎo)認真負責的工作態(tài)度，同時要提高操作者的素質(zhì)和技能水平。 以前學過的各種誤差小結(jié)以前學過的各種誤差小結(jié) 基本誤差 附加誤差 絕對誤差 誤差的表示方法 相對誤差 引用誤差 系統(tǒng)誤差 測量誤差 偶然誤差 疏失誤差儀表誤差思考與練習 什么叫測量誤差？它分為哪幾類？ 測量誤差和儀表誤差之間有什么

15、關(guān)系？ “正負誤差補償法可以消除系統(tǒng)誤差”，這句話對嗎？為什么？ 如何消除偶然誤差？ 如何消除疏失誤差？返回章目錄電工指示儀表的技術(shù)要求第四節(jié)電工指示儀表的技術(shù)要求要有足夠的準確度要有合適的靈敏度要有良好的讀數(shù)裝置要有良好的阻尼裝置儀表本身消耗功率小要有足夠的絕緣強度要有足夠的過載能力儀表的變差要小一、要有足夠的準確度一、要有足夠的準確度 標準表或精密測量時可選用0.1級或0.2級的儀表。 實驗室一般選用0.5級或1.0級的儀表。 一般的工程測量可選用1.5級以下的儀表。儀表的靈敏度儀表的靈敏度 在電工指示儀表中，儀表可動部分偏轉(zhuǎn)角的變化量與被測量的變化量x之比值叫做儀表的靈敏度。用S表示。即

16、 靈敏度描述了儀表對被測量的反應(yīng)能力，即反映了儀表所能測量的最小被測量。xS二、要有合適的靈敏度二、要有合適的靈敏度 在實際測量中，要根據(jù)被測量的要求選擇合適的靈敏度。 例如萬用表的測量機構(gòu)就要選用靈敏度較高的儀表，而一般工程測量就不要選用靈敏度較高的儀表，以降低成本。三、要有良好的讀數(shù)裝置三、要有良好的讀數(shù)裝置 良好的讀數(shù)裝置是指儀表的標度尺刻度應(yīng)盡量均勻，以便于準確讀數(shù)。對刻度不均勻的標度尺，應(yīng)標明讀數(shù)的起點，并用符號“ ”表示。 均勻刻度便于讀數(shù)不均勻刻度易出現(xiàn)讀數(shù)誤差四、要有良好的阻尼裝置四、要有良好的阻尼裝置 良好的阻尼裝置是指當儀表接入電路后，指針在平衡位置附近擺動的時間要盡可能短

17、，在儀表測量時指針能夠均勻地、平穩(wěn)地指向平衡位置,以便迅速讀數(shù)。 若阻尼裝置失效，則儀表會出現(xiàn)指針在平衡位置左右擺動，長時間不能停留在平衡位置，從而延長讀數(shù)的時間。 五、儀表本身消耗功率小五、儀表本身消耗功率小 如果儀表本身消耗功率太大，輕者會改變被測電路原有的工作狀態(tài)，從而產(chǎn)生較大的測量誤差，重者可能造成儀表損壞。 六、要有足夠的絕緣強度六、要有足夠的絕緣強度 使用中嚴禁測量電路的電壓超過儀表的絕緣強度試驗電壓，否則將引起危害人身和設(shè)備安全的事故。 七、要有足夠的過載能力七、要有足夠的過載能力 在實際使用中，由于某些原因使儀表過載的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，因此要求儀表具有足夠的抗過載能力，以延長儀表的

18、使用壽命。否則儀表一旦過載，輕者指針被打彎，重者可能損壞儀表。 八、儀表的變差要小八、儀表的變差要小 儀表在反復(fù)測量同一被測量時，由于摩擦等原因造成的兩次讀數(shù)不同，它們的差值稱為“變差”。 一般要求儀表的“變差”不應(yīng)超過其基本誤差的絕對值。 思考與練習 儀表的準確度越高越好嗎？為什么？ 為什么儀表要有良好的讀數(shù)裝置？ 儀表不加裝阻尼力矩裝置會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 如何選擇一塊適合自己使用的萬用表？ 為什么要求儀表具有足夠的過載能力？返回章目錄常用電工測量方法第五節(jié) 實踐證明，測量結(jié)果準確與否，除了與所使用的電工儀表有關(guān)之外，還與所選擇的測量方法有關(guān)。 所謂電工測量就是把被測的電量、磁量或電參數(shù)與同類

19、標準量(即度量器)進行比較，從而確定被測量大小的過程。 常見的標準度量器常見的標準度量器標準電阻 標準電感 標準電容 特點：特點：凡能用直接指示的儀器儀表讀取被測量數(shù)值，而無需度量器直接參與的測量方法，叫做直接測量法。 適用范圍：適用范圍：適用于準確度要求不太高的場合。一、直接測量法一、直接測量法直接測量法的優(yōu)缺點直接測量法的優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點：方法簡便，讀數(shù)迅速。 缺點：缺點：由于儀表接入被測電路后，會使電路工作狀態(tài)發(fā)生變化，因而這種測量方法的準確度較低。 舉例：舉例：電流表測量電流，電壓表測量電壓，功率表測量功率等。 特點：特點：測量時先測出與被測量有關(guān)的電量，然后通過計算求得被測量數(shù)值的

20、方法，叫做間接測量法。 適用范圍：適用范圍：在準確度要求不高的特殊場合。二、間接測量法二、間接測量法間接測量法的優(yōu)缺點間接測量法的優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點：在準確度要求不高的一些特殊場合應(yīng)用十分方便。 缺點：缺點：誤差較大。 舉例：舉例：伏安法測量電阻；通過測量晶體三極管發(fā)射極電壓求得放大器靜態(tài)工作點IC的方法。 用間接法測量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點用間接法測量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點+UCC+USCUE1UE2 特點：特點：凡在測量過程中需要度量器的直接參與，并通過比較儀表來確定被測量數(shù)值的方法叫做比較測量法。 適用范圍：適用范圍：適用于測量要求準確度較高的場合。 三、比較測量法三、比較測

21、量法比較測量法的分類比較測量法的分類 零值法：零值法：在測量過程中，通過改變標準量，使其與被測量相等（即兩者差值為零），從而確定被測量數(shù)值的方法叫零值法。如用電橋測量電阻就屬于這種方法。 差值法：差值法：利用被測量與標準量的差值作用于測量儀表，從而確定被測量數(shù)值的方法，叫差值法。如用不平衡電橋測量電阻就屬于這種方法。 代替法：代替法：在測量過程中，用已知標準量代替被測量，若維持儀表原來的讀數(shù)不變，則被測量必等于已知標準量，這種測量方法叫做代替法。比較測量法的優(yōu)缺點比較測量法的優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點：準確度高。 缺點：缺點：設(shè)備復(fù)雜，價格較高，操作麻煩。 舉例：舉例：電橋測量電阻。小小 結(jié)結(jié) 測量中

22、實際使用的標準量是測量單位的復(fù)制體，叫度量器。度量器分為基準度量器和標準度量器。 常用的電工測量方法有直接測量法、間接測量法和比較測量法三種。它們各自的優(yōu)點和缺點不同，適用范圍也不同。思考與練習 什么叫度量器？基準度量器和標準度量器相比，誰的準確度更高一些？ 常用的電工測量方法分哪幾類？各自的優(yōu)缺點有哪些？各適合于哪些場合？ 為什么要用間接測量法測量晶體管放大器的靜態(tài)工作點，而不用直接測量法？返回章目錄電工指示儀表的組成第六節(jié)測量線路測量機構(gòu)作用是把不同的被測電量按一定比例轉(zhuǎn)換成能被測量機構(gòu)接受的過渡電量作用是把過渡電量轉(zhuǎn)換成儀表可動部分的機械偏轉(zhuǎn)角被測電量x 過渡電量y指針偏轉(zhuǎn)角y=f (x)=F(y)=(x)一、電工指示儀表的組成一、電工指示儀表的組成測量機構(gòu)是整個儀表的核心測量機構(gòu)是整個儀表的核心 為使儀表指針的偏轉(zhuǎn)角能夠正確反映被測量的數(shù)值，要求偏轉(zhuǎn)角一定要與被測電量（過渡電量）保持一定的函數(shù)關(guān)系。 轉(zhuǎn)動力矩裝置 反作用力矩裝置 阻尼力矩裝置 讀數(shù)裝置 支撐裝置 二、測量機構(gòu)的主要裝置二、測量機構(gòu)的主要裝置轉(zhuǎn)動力矩裝置轉(zhuǎn)動力矩裝置 產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的裝置都由固定部分和可動部分組成。 轉(zhuǎn)動力矩M的大小與被